丹佛斯 MCO305 運動控製器的電子凸輪功能在色標定長橫切機上的應用
The Application of Danfoss MCO305 Motion Controller E-CAM Function in Mark fixed Length Across Cutting Machine
摘要：丹佛斯FC300高性能驅動器加上新一代MCO305高(gao)速(su)運(yun)動(dong)專(zhuan)用(yong)控(kong)製(zhi)器(qi)，能(neng)實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)高(gao)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)的(de)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)紙(zhi)箱(xiang)或(huo)紙(zhi)袋(dai)機(ji)的(de)色(se)標(biao)定(ding)長(chang)橫(heng)切(qie)上(shang)。電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)異(yi)步(bu)或(huo)同(tong)步(bu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)。支(zhi)持(chi)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)電(dian)機(ji)反(fan)饋(kui)裝(zhuang)置(zhi)，從(cong)增(zeng)量(liang)編(bian)碼(ma)器(qi)、絕對位置編碼器一直到旋轉變壓器。本文就丹佛斯MCO305電子凸輪功能在色標定長飛剪上的應用加以詳細論述。
關鍵詞： 電子凸輪 色標定長飛剪
Abstract: Danfoss FC300 series high performance servo driver has E-CAM synchronous control function with new generation MCO305 high speed motion control option card. It can be used in mark fixed length across cutting machine needed in bagging or paper box industry. The motor can either be asynchronous motor or synchronous motor. It support all kinds of motor feedback devices, from incremental encoder, absolute encoder to resolver. The thesis describe the application of MCO305 E-CAM function used in mark fixed across cutting machine in detail.
Keywords: E-CAM Mark Fixed Length Cut
引言： 定長或色標定長紙箱、zhidaihengqiejishizhidaijihewalengzhixiangjideguanjianshebei。suizheshengchansuduhejingduyaoqiudetigao，duiqudongqihekongzhiqidexingnenghexiangyingyaoqiuyeyuelaiyuegao。yiqiandejiejuefanganyibanshiyongzhuanyongdeyundongkongzhiqihesifuqudongqi。danfosigongsideFC302伺服驅動器結合MCO305yundongkongzhikatigongdedianzitulunsebiaotongbugongneng，weizhegexingyetigongleyizhongyitihuadeyiyongdejiejuefangan，yonghuzhixuyaoshezhijigejiandandecanshu，jiunengshixianrenyiqiegechangdu、任意切割位置的實際生產需求，操作和調試也非常簡便。
一、 MCO305 運動控製器功能簡介
MCO305硬件I/O端口配置：
&# 8226; 兩個編碼器接口
支持增量編碼器，單圈或多圈SSI絕對位置編碼器，Hiperface接口編碼器。
&# 8226; 10個數字量輸入
&# 8226; 8個數字量輸出
&# 8226; 1個RS485通訊口
&# 8226; 1個CANOpen通訊口
&# 8226; 另外還可以利用變頻器本體的全部資源。
MCO305與變頻器的通訊結構：
係統內部有兩條通訊總線，一條是SPI總線，速度較高，專門用於傳遞編碼器信號和變頻器速度給點指令；另一條是CAN總線，處理相對來說響應要求不高的數據和指令。
二、 MCO305 運動控製器電子凸輪功能
MCO305的電子凸輪同步功能允許用戶按預先定義好的從軸-主軸位置關係曲線（電子凸輪曲線），控(kong)製(zhi)從(cong)軸(zhou)運(yun)行(xing)。電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)同(tong)步(bu)還(hai)可(ke)以(yi)在(zai)附(fu)帶(dai)色(se)標(biao)修(xiu)正(zheng)信(xin)號(hao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)執(zhi)行(xing)，這(zhe)在(zai)紙(zhi)袋(dai)機(ji)中(zhong)是(shi)必(bi)須(xu)的(de)，因(yin)為(wei)要(yao)求(qiu)切(qie)刀(dao)切(qie)割(ge)點(dian)正(zheng)好(hao)在(zai)色(se)標(biao)上(shang)。
丹佛斯的編程軟件Aposs內(nei)含(han)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)編(bian)輯(ji)工(gong)具(ju)，用(yong)戶(hu)首(shou)先(xian)填(tian)表(biao)定(ding)義(yi)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)的(de)固(gu)定(ding)點(dian)，然(ran)後(hou)編(bian)譯(yi)器(qi)借(jie)助(zhu)樣(yang)條(tiao)曲(qu)線(xian)差(cha)補(bu)從(cong)固(gu)定(ding)點(dian)計(ji)算(suan)曲(qu)線(xian)。編(bian)譯(yi)器(qi)計(ji)算(suan)時(shi)根(gen)據(ju)轉(zhuan)矩(ju)最(zui)小(xiao)原(yuan)理(li)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)在(zai)重(zhong)複(fu)的(de)曲(qu)線(xian)周(zhou)期(qi)下(xia)發(fa)生(sheng)速(su)度(du)跳(tiao)變(bian)，開(kai)始(shi)和(he)結(jie)束(shu)時(shi)的(de)速(su)度(du)是(shi)相(xiang)等(deng)的(de)。
差補曲線有3次曲線、5次曲線、切線和梯形共4zhong，dianzitulunqiegeshiyaoqiuqiedaosuduyuzhujixiansudutongbu，tongbuqudedianzitulunchabuquxianyaodingyiweiqiexian，zheyangcongjiyuzhujidesubijiunengweichiweichangshubaochibubian。
電子凸輪曲線輪廓在MCO305內部是以數組方式保存的，用戶可以用DIM指令和SETCURVE命(ming)令(ling)調(tiao)用(yong)數(shu)組(zu)。電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)同(tong)步(bu)時(shi)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)在(zai)線(xian)修(xiu)改(gai)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)。新(xin)的(de)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)將(jiang)在(zai)下(xia)一(yi)個(ge)凸(tu)輪(lun)周(zhou)期(qi)開(kai)始(shi)時(shi)自(zi)動(dong)被(bei)調(tiao)用(yong)，用(yong)戶(hu)不(bu)需(xu)要(yao)操(cao)心(xin)電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)切(qie)換(huan)的(de)問(wen)題(ti)。
三、 色標定長切割的工藝要求：
色標定長切割的工藝要求：
1. 橫切刀連續運轉，橫切刀每旋轉一周，被切割材料正好走過一個定長長度；
2. 切割時有同步區，材料線速度與切刀線速度相同；
3. 切斷點正好在色標點。
色標定長切割的應用中引入電子凸輪同步控製的主要目的是為了以最小的加減速轉矩實現高速定長切割的工藝要求。切刀周長、裁切長度和同步區寬度將決定電子凸輪曲線的形狀。
上shang圖tu為wei不bu同tong定ding長chang時shi對dui應ying的de典dian型xing電dian子zi凸tu輪lun曲qu線xian例li。其qi中zhong藍lan色se曲qu線xian就jiu是shi電dian子zi凸tu輪lun的de位wei置zhi曲qu線xian，紅hong色se曲qu線xian是shi速su度du曲qu線xian，中zhong間jian綠lv色se線xian段duan為wei同tong步bu區qu域yu。同tong步bu區qu的de速su比bi是shi恒heng定ding不bu變bian的de，可ke以yi看kan到dao，當dang定ding長chang較jiao短duan時shi，非fei同tong步bu區qu的de速su比bi要yao提ti高gao；當定長較長時，非同步區的速比要減小，以保證切刀旋轉周期與主軸定長輸送周期一致。
四、 MCO305 色標電子凸輪同步在色標定長切割上的應用：
1. 主軸（測速輥）用戶單位參數設置：
令主軸用戶單位MU為0.001毫米。
如果主軸測速輥直徑為80毫米，主軸編碼器分辨率為2048 PPR，則每0.001毫米對應的QC（4倍頻脈衝數）為：
變頻器參數P33-10 ：參數P33-11 要等於主軸用戶單位係數。
2. 從軸（滾刀）用戶單位參數設置：
令從軸用戶單位UU為0.01°。
如果滾動減速機的齒輪比為63：26，滾刀驅動電機的反饋編碼器分辨率為2500 PPR，則每0.01°對應的QC（4倍頻脈衝數）為：
變頻器參數P32-12 ：參數P32-11 要等於從軸用戶單位係數。
用戶參數設置
參數號
參數名稱
出廠值（代碼）
設定值（代碼）
32-11
用戶單位的分母
1
52
32-12
用戶單位的分子
1
35
33-10
主軸用戶單位的分子
1
8192
33-11
主軸用戶單位的分母
1
251327
3. 根據定長，構造電子凸輪曲線：
首先確定主-從軸的同步速比Ksync ，如果滾刀直徑D為287 mm，
因為，從軸每轉 = 36000UU = πD (mm) = π×287×1000 MU
所以， K
sync =
=
= 0.03992737
其次設定同步區長度，如果令滾刀同步區長度為50°，即5000 UU，則
主軸同步區長度 =
= 125227 MU
下麵介紹一種最簡單的電子凸輪曲線構造辦法 ― 4固定點描述電子凸輪同步飛剪曲線法，用上麵的基本數據生成4固定點坐標數據表格如下：
4 固定點電子凸輪曲線描述坐標數據表
點
主軸位置（ MU ）
從軸位置（ UU ）
樣條曲線類型
1
0
固定值
0
固定值
高次曲線
2
437386
= 第3點的值的一半
15500
= 第3點的值的一半
高次曲線
3
874773
= 定長-主軸同步區長度
31000
= 360°- 50°
切線
4
1000000
= 定長
36000
固定值360°
高次曲線
按照此表，隻需要知道定長，就算出所以的坐標點，然後調用 SETCURVE 命令，MCO305就能自動生成新的電子凸輪同步飛剪曲線。
4.
……
色標電子凸輪同步程序：
IF sync_type == 1 AND flag_camm == 0 THEN
SYNCCMM 0 // Select CAM Curve 0
SYNCCSTART 0 // 色標校準CAM同步啟動
flag_camm = 1
flag_cam = 0
OUT 7 1
ENDIF
……
五、 結束語：
現場實際運行證明MCO305電子凸輪控製加上FC302驅(qu)動(dong)器(qi)加(jia)上(shang)交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)，響(xiang)應(ying)速(su)度(du)和(he)切(qie)割(ge)精(jing)度(du)都(dou)不(bu)亞(ya)於(yu)以(yi)前(qian)專(zhuan)用(yong)的(de)設(she)備(bei)。係(xi)統(tong)調(tiao)試(shi)較(jiao)專(zhuan)用(yong)設(she)備(bei)大(da)為(wei)簡(jian)化(hua)，而(er)且(qie)設(she)備(bei)成(cheng)本(ben)也(ye)更(geng)低(di)，得(de)到(dao)客(ke)戶(hu)的(de)一(yi)致(zhi)好(hao)評(ping)。
參考文獻
[1] FC300 Design Guide. MG33BC02. Danfoss
[2] MCO305 Design Guide. MG33L502. Danfoss
作者簡介
夏明：工程師，從事工業驅動控製的應用和研究。聯係方式：上海市汶水東路918號5號樓一層，郵編：200434，電話：
= 
= 0.03992737
= 125227 MU
